Rivelazione e studio dei raggi cosmici

Stage estivo 12-23 giugno 2006

Ivan Girardi, Giovanna Lacerra Lic. Scientifico Pasteur

Alessandro Calandri, Ludovico Rizzuto Lic. Scientifico Righi

Tutori INFN: M.Mirazita, W.Pesci

Scopo dell’esperienza

• Rivelare ed analizzare i raggi cosmici con uno scintillatore cristallino (NaI).

I RAGGI COSMICI

•Componente primaria: p (80%), (15%), e (1%), …

•Componente secondaria: ,, k, …

•Al livello del mare: m = 105 MeVτ = 10-6 s E ~ GeV

Apparato sperimentale

• Cristallo NaI(Tl)Settore cilindrico di diametro 42cm, e un foro di raggio 3cm, e lunghezza 32.5

• Due scintillatori plastici Scintillatore 1: 31x20x1cm Scintillatore 2: 31x5x1cm

μ

PMT 1 PMT 3

PMT 2

NaI(Tl)

Scintillatore 1

Scintillatore 2

•I fotomoltiplicatori I fotoni di luce emessi vengono inviati al fotocatodo di un PMT, che converte la luce dello scintillatore in un impulso elettrico. Il fotocatodo genera il segnale con effetto fotoelettrico ed i dinodi ad alta tensione servono ad amplificare il segnale ad alta tensione.

L’elettronica di acquisizione

•ADC: misura la carica generata dalla particella sul PMT, proporzionale all’energia della particella sul cristallo. E’ composto da 12 ingressi ed un gate, che segnala I cosmici da acquisire.•FI/FO: formato da 4 ingressi e 4 uscite, permette di sommare due o più segnali in ingresso o di avere più uscite dallo stesso segnale .•Discriminatore: dà un segnale quadrato in uscita quando il segnale d’ingresso supera una certa soglia.•Ritardi (Delay): danno un segnale in uscita uguale a quello in entrata ritardato di una quantità prefissata.•Unità logica: trasmette un segnala in uscita quando I segnali d’ingresso sono in coincidenza.

Sistema di acquisizione

ADC

Alimentatore

Oscilloscopio

DelayDelay

FI/FO

Discriminatore

Unità logica

Equalizzazione PMT

ADC0 ADC0-Pied ADC1 ADC1-Pied

Run 3 (900V) 760 ± 20 700 ± 20 490 ± 20 413 ± 20

Run 9 (860V) 570 ± 20 510 ± 20 470 ± 20 393 ± 20

Run 10 (840V) 463 ± 20 403 ± 20 470 ± 20 393 ± 20

Run 12 (830V) 490 ± 20 430 ± 20 450 ± 20 373 ± 20

ADC 0 ADC 0

ADC 0

ADC 0

ADC 1

ADC 1

ADC 1ADC 1

Run 3 Run 9 Run 10

Run 12

Risultati

CosmiciSoglia degli eventi buoni

Picco del fondo S/B = 9.4

Conclusioni

•Abbiamo utilizzato un cristallo di NaI per misurare e studiare i raggi cosmici

•Abbiamo costruito un sistema d’acquisizone

•Abbiamo effettuato 5 run per l’acquisizione dei dati

•Abbiamo ricavato dall’analisi dei dati un rapporto segnale/fondo di circa 10